江西地热特征及开发利用前景
东华理工大学
周仲魁1，何细文2，高柏1，孙占学1
(1.东华理工大学，江西抚州，344000；2. 江西核工业地质局261队，鹰潭 335000）
摘要：基于江西自然地理、地质条件基础上，分析了江西省地热温泉分布特征、论述了温泉的水文地球化学特点和形成机制。总结江西温泉开发现状，探讨地热开发利用可行性。
关键词：江西，地热，地源
能源是经济的动力﹐崛起中的江西更需要強有力的能源支撑。江西是一个一次能源缺乏的省份，水能资源只占全国的1.5％，煤炭储量只占全国的0.137％。“缺煤少水”是江西的经济发展水平瓶颈难题。江西能源问题引起了各方面的关注，能否建立一個安全﹑可持续发展的能源供应体系是关系到江西经济可持续发展的关键因素之一。在能源建设中，应该统筹考虑核能、风能和地热能。要以发展火电为主，开发核电的同时，尽可能开发水电、风电和地热能，以保证经济发展的动力，确保江西省在中部地区崛起。江西省是我国东南沿海地热带的一部分，是我国中低温地下热水资源较为丰富的省份之一。学者对江西温泉的形成条件、水化学成分、来源已进行了较为深入研究[1-3]，但地热资源科学利用研究还比较薄弱。随着江西的经济发展和人们生活水平的提高，对江西地热的合理开发和利用已成为江西经济发展亟待解决的问题。
1.江西地热资源的基本特征
1.1 自然地理
江西省位于长江中游南岸的赣江流域，北连湖北、安徽，南邻广东，西靠湖南，东接浙江、福建。面积约170458km2。地势周高中低，向北倾斜，由边至里徐徐向鄱阳湖倾斜。全省大致可分为边缘山地，中南部丘陵和鄱阳湖平原三个地形区域，其中山地约占全省总面积的29%，丘陵占42%，平原占29%。山地主要分布在省境周围，西北及西郡幕阜，九岭、武功等山脉，西南及南部有万洋、诸广、大庚、九连等山脉；东部及东北部有武夷及怀玉山脉，海拔一般在1000m左右。丘陵地带主要分布在中南部，海拔为100～300m。平原主要分布在鄱阳湖畔及赣抚平原，地势平坦，海拔仅15m左右。主要河流有赣江、抚河、信江、鄱江、修水等，均汇入鄱阳湖，注入长江。境北的鄱阳湖是我国最大的淡水湖[4]。
本省地处东亚季风区，气候温暖、雨量充沛，属温暖带季风气候。全省平均气温为16～19℃。1月平均气温4～8℃，最低为0℃以下，7月平均气温28～30℃，最高温度除鄱阳湖和山区外，均高于40℃。降雨量分布受地形影响，南少北多，边缘多，中部少。年平均降水量1400～2000mm，季节分布不均匀。4～6月降水约占总量的48%，1～3月，7～9月各占20%，10～12月占12%。
1.2 地质背景
江西省地层按组成褶皱基地及盖层岩系的地质时代和构造特征，以九岭山南麓和浙赣铁路为分界线，分为赣北和赣中南两大区。北区以前震旦系构成褶皱基底，早古生界以新为盖层。北区以广泛出露前震旦系复理石变质岩系特征；震旦系及下古生界发育齐全，多为海相砂、页岩及碳酸盐岩建造；南区早古生界以新构成褶皱基底，晚古生界以新为盖层。广泛出露前泥炭纪浅变质岩系为特点；上古生界及中古生界发育良好，上古生界以煤砂、页岩建造及碳酸盐岩建造为主，中古生界主要是陆相红砂岩，砾岩建造及火山建造。
江西境断裂发育，依据展布方向大致可分为四组：近EW组、NE—NEE组、NNE—NS组、NW组，其中以NE—NEE组最发育，次为近EW组和NNE—NS组，NW组更次之，规模较小，零星分布。各组在不同地区发育程度不等，近EW组主要发育于赣北扬子台地区，NE—NEE组各地差别不大，但赣中、赣南较发育，NNE—NS组主要发育于赣中地区，NW组主要发育于赣中南、赣东北。深大断裂约为10条，大断裂18条[4]（如图1）。
从展布在江西境内的各种构造形迹看，构成不同类型构造型式和体系。
（1）纬向构造带：有赣北东西向构造带（北纬27°30′-27°30°）及南岭东西向构造带（北纬23°30′-25°30′）。由江西基底变质岩系的褶皱复式背向斜组成，多受华夏式及新华夏系构造的干扰。（2）经向构造带：有井岗山-诸广山南北向构造带，兴国-大桥（信丰）南北向构造带，宜黄-宁都小型南北构造带等。该构造带在加里东期已具皱形，又经燕山-喜山期的强化。前两者分别与大余”山”字型构造和赣南”山”字型构造脊柱相吻合。（3）扭动构造，有赣南“山”字型构造和瑞昌弧（淮阳地盾的“盾前弧”）。此外还有些小型的如萍乐、陈山似反“S”型构造，永新似莲花状构造等。（4）华夏系（式）构造带：该构造形迹遍布全省，走向为40°-60°之间，形成一系列褶皱系及断裂带，与这类构造相伴生的还有岩浆的侵入，混合岩化，并控制着一系列白垩纪红色盆地的分布，为长期活动的构造形式。（5）新华夏系构造带，这个构造体系形成于晚近时期。表现为NNE向的压扭性断裂。控制着若干白垩纪红色盆地，并伴有酸性及基性岩浆的侵入及喷发。
1.3 地热温泉分布
江西省地热资源的分布与地质构造密切相关。具有老构造的复活和发展，新构造发育，中生代较老喷出岩及新的酸性侵入岩广泛分布决定了江西省地热资源分布规律，此外，还与花岗岩体、火山岩盆地和红盆的分布相一致。江西省温泉属中低温热水，它的形成是由大气降水在适当的地质条件下，沿断裂构造深循环而形成。温泉分布如图1。
江西省地热温泉区总共有温泉98处（表1），由于大部分温泉区的温泉数都不止一个，个别温泉区成群出现，若按个数计，总数约有300个左右。按地理分布温泉可分为赣北、赣中、赣南三大区域。赣北温泉区约有温泉14处，主要分布在赣西北的修水、武宁、铜鼓等县，赣东北的德兴乐平等县。赣中有温泉24处，由西向东主要分布在宜春、宜黄、崇仁、南城、余江、横峰等县。大部分温泉都分布在赣南地区，主要在瑞金、寻乌、龙南、遂川等县与邻省交界线附近。
由表1可知，江西温泉的温度为23℃～84℃，属中低温水热系统。50℃以上26处，约占27%，37°～50℃温泉25处，约占26%，低于37℃约占47%。pH值在5.3～8.7之间，最低5.3（安远县田心乡温泉），最高8.7（武宁罗溪乡温泉），以7.5以上者居多，基本为中性型偏弱碱型。涌水量最小为0.1L/s（铜鼓县古桥汤里温泉），最大为50～80L/s（遂川县汤湖温泉），大多为1～3 L/s。
温泉按其化学成分以重碳酸-钠（HCO3-Na），重碳酸-钠-钙（HCO3-Na-Ca）型水为最多，重碳酸-硫酸-钠-钙（HCO3-SO4-Na-Ca），硫酸-重碳酸-钠-钙（SO4-HCO3-Na-Ca）型水次之，重碳酸-钙-镁（HCO3-Ca-Mg），重碳酸-钙（HCO3-Ca）型，碳酸-重碳酸-钠型（CO3-HCO3-Na）型水亦有部分分布。
水的矿化度最高可达3g/L（寻乌南桥公社横迳汤泉），1g/L以上者共四处，大部分温泉水的矿化度在0.3-0.5 g/L之间。最高达3.75g/L(寻乌留车乡)，最小0.12g/L（资溪县嵩市乡温泉）。
除少数岩溶泉外，所有处于花岗岩及变质岩里的温泉水中都有较高的可溶性SiO2含量，最高达160mg/L（遂川樟木坑温泉）。含量在100 mg/L以上者有两处，70-100 mg/L 之间者有11处，40-70 mg/L者22处，40-20 mg/L者8处。可溶性SiO2的含量与地下水循环过程中所经之岩性和水温有关，在相同条件下花岗岩地区水中SiO2含量高。水温越高，SiO2含量越高。在SiO2含量高的温泉水出口处及附近有明显的硅化现象和硅质泉华，有的可形成硅质细脉和硅化带。
水中氟含量在5 mg/L以上者达30处之多，其中10 mg/L以上者六处，分别是：安远县镇岗公社虎岗热水为19.2 mg/L，宁都县桴源热水19 mg/L，宁都县仙人井15 mg/L，奉新县九仙涝温泉11 mg/L，于都县黄龙公社盐井温泉14 mg/L，宜黄县兰水公社温泉10 mg/L。
根据现有分析资料，以镭含量较高的温泉居多数，镭含量超过l×10-11 g/L的温泉有七处，铀、镭含量皆高者三处，铀含量高者有：奉新九仙汤温泉（1.3×10-4g/L），大余县内良公社热水村温泉（6.82×10-6g/L），修水县白岭温泉（6.5×10-6g/L）。崇仁县马鞍坪温泉的氡含量达58.3爱曼。这些温泉皆达到放射性水的标准。
温泉在涌水过程中，大都伴有无色透明、无嗅的串珠状氮气（N2）断续涌出，这也是本区温泉的一大特征。
硫化氢（H2S）含量在1 mg/L以上的温泉有：黎川县洲湖温泉（3.06 mg/L），于都黄龙公社盐井温泉（2.58 mg/L），武宁县罗溪温泉（1.24 mg/L）和遂川县汤湖公社温泉（1 mg/L）。
水中可溶性二氧化碳（CO2）在40 mg/L以上者有12处。其中崇仁县马鞍坪温泉为484-715 mg/L，寻乌县南桥公社磷石背温泉119.9 mg/L，横迳温泉199.1 mg/L，龙南县程龙公社温泉185.5 mg/L，全南县茅山垦殖场温泉246.4 mg/L，是本区可贵的热碳酸泉。
3.2 温泉水化学类型形成
据李学礼研究[1-2]，弱矿化HCO3-Na型碱性硅质热水多分布在花岗岩、酸性火山岩或花岗岩与变质岩接触地带，并受区域性深大断裂的控制。这些地区，中生代以来长期隆起，多是地形切割强烈地区，降水量大，地下径流条件好，含有（O2，N2，CO2）大气降水沿风化裂隙和构造进入断裂构造带，在向下循环的过程中，溶解于水中的氧逐渐消耗，并生成部分生物成因的CO2，含CO2的水在不断下渗加温的同时，与晶质岩石相互作用而形成HCO3-Na型水。
在变质岩或沉积岩地区中，碱性碳酸钠和重碳酸钠水与硫酸钙、硫酸镁作用，会产生硫酸钠水或碳酸硫酸钠水，如南丰县付坊乡SO4-Na，铜鼓县古桥乡HCO3-SO4-Na，这些温泉都出露在变质岩与花岗岩接触带的构造断裂上，变质岩发育有分散的石膏和黄铁矿。
江西温泉气体主要分为两类：氮气型温泉气和二氧化碳型温泉气。以寻乌县留车乡、崇仁县马鞍坪乡为典型代表的温泉气体为二氧化碳型温泉气，它们的形成与构造运动、岩浆和火山活动等地质条件有关，属于幔源无机成因气，是地幔脱气的产物。以遂川县杨芬乡、大余县河洞乡等为代表的氮气型温泉气主要为空气、壳源气体混合成因[5]。
2、江西地热资源研究及开发利用
江西地处粤闽高、中温热水带边缘，现有温泉96处、热水钻孔20多处。最高温度达84℃ （温泉）及88℃（钻孔）。以 60℃ 以下居多，约占总数的86%。温泉总流量平均718.6 L/s，热水钻孔总自流量平均151.4 L/s。温泉分布以赣南和赣中为最密，约占总数的 62.7%，热水孔也多集中于该区，约占64%左右。目前，江西省中低温地下热水的利用可以从以下几个方面来开展。
（l）洗浴医疗
温泉在洗浴医疗方面的应用除庐山温泉外，还有临川温泉。收治患神经系统、运动系统、心血管系统疾病和皮肤病的患者已超过十万人次，并均取得满意疗效，医疗效果理想。此外，全省多处温泉建有简易浴池，供当地人民洗浴之用。．
（2）农副业生产
利用温泉进行农副业生产主要表现在以下几个方面：
1）培育水浮莲
水浮莲为热带水生植物，是一种营养价值很高的猪饲料，冬季难以生长。全省已有多处温泉冬天被引入室内水池或薄膜房，繁植水浮莲，过冬后移植露天水面，生长迅速。较好地促进了当地养猪事业的发展。
2）热水养鱼
非洲鲫鱼、罗非鱼等热带鱼类，具有生长快、肉味鲜美、营养成分高等特点。但它们宜于在较热的水中生长，水温低于15℃时即会死亡。用地下热水调整水温、合理施肥，不仅可使它们在冬天正常生长，而且还能大量繁殖幼鱼。遂川汤湖温泉等进行了试养，取得较好的经济效益。
3）热水灌溉
在早春、晚秋以及水稻生长过程中，热水灌溉能减轻或完全抵御低温的不良影响，使秧苗返青快、受蘖多、缩短生长期，提高复种指数。如修水白岭温泉，利用
4）孵化家禽
全省少数温泉已用来孵化鸡、鸭。如崇仁马鞍坪温泉，1980年建有孵化房，用平面孵化法试验结果，一次孵蛋8000-10000枚，每月可孵化约5万只家禽，成活率达95％以上，经济效益显著。
5）温室种植
随着国民经济的迅速发展，人们对于物质生活的要求也在不断提高。温室是冬春鲜菜供应、调节淡季蔬菜品种的重要手段，也是培育苗木、花卉和优良作物品种的有效设施。利用地热能可以为温室供暖，利用热水可以进行温带水生植物的养殖，热水中的矿物质还可以为生物提供所需养分。降低了成本，净化了环境，成为致富的新方法。
建议在垂钓院和疗养院的附近建一座地热生态园茶座。室内可造成一个小的花园，有流水有小道，可种植奇花异草，各种盆景。其间可设一个茶座，游人可品茶赏花，吃点心聊家常。收人可以有三部分来源:一是门票收人;二是茶座的餐饮收人;三是温室中的花卉盆景出售的收人，既零售给游客，也成批出售。在垂钓园和疗养园附近，游客比较多，比单纯的地热温室种植花卉的经济要好得多。
3、小结
地热能是一种清洁能源，根据温度的不同，利用方式也不同。江西省蕴藏着丰富的地热资源，蕴涵的地热能非常丰富，但目前没有统一的开发利用规划。今后需进一步对江西地热资源的开发利用做出相应方案，在温泉疗养、洗浴、农副业生产、水产养殖、温室种植、生活用水等方面都加以充分利用，既可合理利用地热资源和土地资源，又可解决江西省剩余劳动力问题，为江西省经济和社会创造双重效益。
参考文献
[1] 李学礼，杨忠耀.江西温泉形成的地质构造条件分析[J].华东地质学报，1992，15（3）：221～228.
[2] 孙占学，李学礼，史维浚．江西省中低温地热水的同位素水文地球化学[J]．华东地质学院学报，1992，15(3)：243-248.
[3] 李学礼. 江西温泉成因与铀矿化关系研究[J]，华东地质学报，1992，15（3）：201～220.
[4] 黄烈勳.江西省区域地质志[M].北京：地质出版社，1984.
[5] 高柏，孙文洁,张文,等. 赣南横迳地区地热温泉气体幔源成因的厘定[J]，桂林工学院学报，2006(1).1～5.
基金项目：东华理工大学核资源与环境工程技术中心开放基金“